Статьи 18 апреля 2012
Atomic-Energy.ru

Подходы к категоризации источников ионизирующего излучения

Герметичная металлическая капсула для ИИИ с долгоживущими a-излучателями

Категорирование является важным этапом последующего регулирующего контроля. Учет изменений с течением времени характеристик радионуклидных источников при категоризации по потенциальной радиационной опасности позволяет оптимизировать их размещение на хранение и более рационально ­использовать объемы хранилищ.

Рекомендации МАГАТЭ

Вопросы безопасности и сохранности источников ­ионизирующего излучения (ИИИ), предотвращения радиационных аварий вызывают озабоченность мировой общественности. В связи с этим в начале 1990-х годов МАГАТЭ приняло ряд мер. В сотрудничестве с другими организациями был разработан документ «Международные основные нормы безопасности для защиты от ионизирующих излучений и безопасного обращения с источниками ионизирующего излучения» (ОНБ). В поддержку его осуществления был организован модельный проект по совершенствованию инфраструктуры радиационной защиты, в реализации которого приняли участие государства-члены МАГАТЭ. В 1998 году МАГАТЭ разработало международный План действий по безопасности и сохранности источников излучения, пересмотренный в 2000 году. Результатом этой работы стало появление первой Категоризации источников излучения и Кодекса поведения по обеспечению безопасности и сохранности радиоактивных источников, изданного МАГАТЭ в 2004 году. С политическими обязательствами по поддержке этого кодекса и заявлениями о намерениях осуществлять работу по соблюдению его руководящих принципов  выступили 72 государства, включая Россию.

В кодексе МАГАТЭ потребовало от стран-участниц разработки общей системы категоризации ИИИ, которая должна базироваться на логической и прозрачной методологии, позволяющей обеспечить гибкость системы для применения в возможно более широком диапазоне видов деятельности. Все последующие документы МАГАТЭ по безопасности и сохранности источников в той или иной форме развивают отдельные положения этого документа.

В развитие положений кодекса МАГАТЭ разработало технические документы, устанавливающие соответствие между активностью радионуклида и категорией его потенциальной опасности для человека, и рекомендовало всем государствам-членам нормы по безопасности (Серия норм МАГАТЭ по безопасности № GS-R-1. Вена, 2003; Категоризация радиоактивных источников. Серия норм МАГАТЭ по безопасности № RS-G-1.9. Вена, 2005; Dangerous quantities of radioactive material (D-values), Emergency Preparedness and Response  Series. EPR-D-VALUES. Vienna, 2006).

На этой основе созданы документы МАГАТЭ, в которых предложено относительное ранжирование радиоактивных источников и видов деятельности по пяти категориям потенциальной радиационной опасности (Categorization of radioactive sources. IAEA-TECDOC-1344. Vienna, 2003; Security of radioactive sources. IAEA-TECDOC-1355. Vienna, 2003). При этом источники первой категории являются потенциально наиболее опасными, а пятой категории – не  опасными. Для каждой категории рассмотрены пороговые значения активностей (D-величин) различных радионуклидов. Если категория конкретного ИИИ (типа источника) установлена, то она остается постоянной, независимо от того, в какой стране и в каком виде практической деятельности этот источник используется. Это дает возможность унифицировать и оптимизировать требования по обеспечению радиационной безопасности и сохранности радионуклидных источников для всех категорий опасности. Предложенная МАГАТЭ категоризация распространяется только на закрытые радионуклидные источники.

Российская нормативно-правовая база

Внедрение подходов МАГАТЭ в практику регулирования безопасности на объектах атомной энергетики и народного хозяйства является важной задачей для России.

При анализе существующей нормативно-правовой документации РФ, которая исторически разрабатывалась разными органами государственного контроля и регулирования, выявились несоответствия в классификации радиационных объектов по потенциальной опасности, изложенной в п.3.1 ОСПОРБ-99, и предлагаемой МАГАТЭ категоризации радионуклидных источников.

Согласно российскому документу ОСПОРБ-99 все радиационные объекты, в составе которых имеются или применяются радионуклидные источники, подразделяются на четыре категории по потенциальной опасности. Эти категории предназначены для сопоставления между собой различных по сложности и назначению радиационных объектов и радионуклидных источников. Российские основные санитарные правила охватывают более широкий спектр объектов и событий на них, чем документы МАГАТЭ.

Отсутствие конкретных методических разработок неизбежно приводило к привнесению субъективных оценок в категоризацию радиационных объектов, которые соотносятся в основном с одной (третьей из пяти) предложенной МАГАТЭ категорией.

Капсулы с источниками

Кроме того, существует определенная проблема в терминологии. В различных российских документах применяются разные термины по отношению к одним и тем же понятиям. Понятие ИИИ широко распространено и применяется как к объектам, использующим радиоактивные вещества, или устройствам, испускающим или способным испускать ионизирующее излучение, так и конкретно к источникам ионизирующих излучений. Источник излучения может быть природным или техногенного происхождения, специально созданным для полезного применения или являющимся побочным продуктом. Закрытый ИИИ – источник  излучения, устройство которого исключает поступление содержащихся в нем радионуклидов в окружающую среду в условиях применения и износа, на которые он рассчитан. При использовании открытого ИИИ возможно поступление содержащихся в нем радионуклидов в окружающую среду. Любой радиационно-опасный объект также можно отнести к ИИИ. При характеризации объектов используется термины «источники ионизирующего излучения» (ИИИ) и «радионуклидные источники» (РНИ), «радиоактивные вещества» (РВ) и «радиоактивные отходы» (РАО).

Ростехнадзор издал в развитие существующих новый документ «Установление категории потенциальной опасности радиационного объекта», затем разработал и ввел в действие с 1 марта 2008 года руководство по безопасности РБ-042-07, в котором предложена методика категоризации закрытых радионуклидных источников по потенциальной радиационной опасности.

В зависимости от потенциальной радиационной опасности методика устанавливает пять категорий закрытых радионуклидных источников. Категория любого источника устанавливается, исходя из численного значения отношения фактической активности (А) к рекомендованному пороговому значению активности для данного радионуклида (D-величина):

  • первая категория – A/D≥1000;
  • вторая категория – 1000>A/D≥10;
  • третья категория – 10>A/D≥1;
  • четвертая категория – 1>A/D≥0,01;
  • пятая категория – 0,01>A/D, A/D больше уровня изъятия из-под регулирующего контроля.

В качестве численного значения D-величины разработчики рекомендуют выбор наиболее потенциально опасного сценария, приводящего к тяжелым детерминированным эффектам.

Предложенный документ отличается высокой степенью проработанности, предельной однозначностью и готовностью к практическому применению, причем каждая область распространения на объекты категорирования не исключает друг друга, а может быть усовершенствована путем создания научно обоснованных методик для категорирования конкретных объектов. Эта методика содержит критерии отнесения ИИИ к категории потенциальной опасности, но способы и методы дальнейшего обращения с источниками в зависимости от категории не регламентирует.

Учет временного фактора

В данной работе предлагаются подходы к категорированию по потенциальной радиационной опасности ИИИ, которые можно рассматривать как один из возможных вариантов усовершенствования.

В ОСПОРБ-99 все ИИИ, поступающие на предприятия по обращению с РАО, квалифицированные заказчиком как радиоактивные отходы, рассматриваются в качестве открытых источников излучения, независимо от реальных технических характеристик, степени износа и прочего. Предлагаемая МАГАТЭ категоризация и руководство по безопасности  РБ-042-07 Ростехнадзора ориентированы на закрытые радиоактивные источники.

На предприятиях по обращению с РАО созданы централизованные службы учета и контроля РВ и РАО, которые являются частью системы государственного учета и контроля. Такие службы ввели в практику и совершенствуют системы паспортизации, идентификации и маркировки учетных единиц РВ и РАО.

В ГУП МосНПО «Радон» для оптимизации учета и контроля на всех стадиях обращения с РВ и РАО разработана и применяется база данных контроля и учета РАО, находящихся в обращении, объединяющая все системы. Она содержит полную информацию о РВ и РАО и позволяет проследить весь их путь от поступления на предприятие до места размещения на долговременное хранение. Контроль проводится с помощью персональных идентификационных номеров, присваиваемых каждой учетной единице.

Для входного контроля радионуклидного состава РВ и РАО, поступающих  на предприятие, используются экспрессные неразрушающие методы, реализованные в виде мобильных спектрометров γ-излучения «ISOCS», МДГ-01Д «Садовник». В основу положен метод регистрации γ-излучения полупроводниковым детектором, который позволяет делать заключение о количестве α-излучающих радионуклидов (например, 238U) и трансурановых элементов (241Am), определяемых по дочерним γ-излучающим нуклидам. Для снижения погрешности измерений используется дополнительное оборудование в виде поворотной платформы с электроприводом для вращения упаковок РАО.

При долговременном хранении РАО активность радионуклидов меняется  вследствие естественного распада, уменьшается или увеличивается, при этом происходит накопление активности за счет образующихся дочерних нуклидов, причем их вклад в суммарную активность упаковки РАО может быть существенным. В зависимости от соотношения периодов полураспада исходного и дочернего радионуклидов возможно несколько вариантов изменения их активностей: исходный радионуклид распадется быстрее дочернего; период полураспада исходного радионуклида соизмерим или несколько больше периода полураспада дочернего; период распада исходного радионуклида несравнимо больше, чем у дочернего. При этом может меняться и категория источника излучения.

Этот факт диктует необходимость учитывать и прогнозировать при хранении РВ и РАО изменение радионуклидного состава и суммарной активности радионуклидов в хранилище, опираясь на входные данные. Для этого на ГУП МосНПО «Радон» разработана методика, позволяющая прогнозировать изменения характеристик РАО для каждой единицы хранения и с учетом этого оценивать ее основные  параметры в определенный промежуток времени.

Предложенный метод позволяет достаточно полно характеризовать радионуклидный состав и суммарную активность каждой учетной единицы от начала хранения. Исходными данными для расчета являются заявленные характеристики РАО и РВ и результаты экспертных измерений при входном контроле. Важным параметром для прогнозирования изменения радионуклидного состава и суммарной активности учетной единицы РАО является расчет периода потенциальной опасности. Это позволяет предполагать изменение категории потенциальной опасности РВ и РАО в процессе хранения.

Определение категории потенциальной опасности учетной единицы РАО при хранении происходит в несколько этапов:

  • определение радионуклидных характеристик РАО;
  • определение активности исходного и дочернего радионуклидов на момент установления категории потенциальной радиационной опасности;
  • расчет суммарной активности исходного и дочерних радионуклидов;
  • вычисление А/D для совокупности радионуклидов;
  • определение «расчетной» категории потенциальной радиационной опасности на момент категорирования и на определенный промежуток времени.

Предложенный подход к категоризации по потенциальной радиационной опасности позволяет учесть факт изменения характеристик ИИИ с течением времени и уменьшить вероятность непредумышленного занижения их потенциальной радиационной опасности. Его реализация позволит:

  • оптимизировать размещение ИИИ в хранилищах в соответствии с прогнозом изменения категории потенциальной опасности;
  • сформулировать требования к хранению ИИИ в зависимости от категории потенциальной опасности;
  • разработать требования к хранилищам ИИИ в зависимости от категории потенциальной опасности;
  • сформулировать требования к использованию матричных материалов на срок сохранения потенциальной опасности ИИИ;
  • более рационально использовать хранилища, размещать ИИИ в зависимости от прогноза изменения категории потенциальной опасности в хранилищах приповерхностного типа, для более длительного хранения использовать хранилища нового поколения (например, скважинного типа).

Авторы

И.П. Коренков, к.т.н., д.б.н., В.В. Вербицкий, Т.Н. Лащенова, к.х.н., д.б.н., В.П. Долгих
ГУП МосНПО «Радон»